Materi Olimpiade Biologi Materi yang perlu dikuasai TOBI (Tim Olimpiade Biologi Indonesia) mengacu kepada silabus IBO (International Biology Olympiad). Silabus ini terus diperbaharui dan dapat diakses secara terbuka dalam lampiran (appendix) panduan IBO dalam bentuk pdf berbahasa Inggris dari situs IBO. Pengujian materi teori berfokus kepada konsep biologi yang diaplikasikan kepada makhluk hidup. Tes yang diberikan tidak akan menanyakan fakta spesifik, pengetahuan-pengetahuan yang merupakan pengecualian, maupun perihal organisme lokal yang membutuhkan pengalaman lokal. Sebagian besar pertanyaan dimaksudkan untuk menguji pemahaman siswa, kemampuan berproses secara saintifik, dan aplikasi pengetahuan biologi. Pertanyaan yang hanya menguji pengetahuan harus sesedikit mungkin dan tidak melebih 25% poin total. Pertanyaan teori juga dapat mencakup materi cara berpikir saintifik (scientific reasoning) dan prinsip-prinsip metode Biologi. Berikut adalah tujuh topik yang diujikan dalam tes teori IBO:
Biologi Sel (20%) Materi ini mencakup tiga submateri: Struktur dan Fungsi Sel, Mikrobiologi, dan Bioteknologi. Dalam submateri Struktur dan Fungsi Sel, siswa diharapkan memahami komponen kimia yang menyusun sel dan sifat-sifat kimiawi mereka dalam jenis-jenis molekul yang mereka susun (karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat dan senyawa lain yang penting dalam menjaga kelangsungan fungsi sel). Siswa juga diharapkan memahami struktur dan fungsi organel sel yaitu nukelus dan sitoplasma dan memahami perbedaan antara sel tumbuhan dan sel hewan. Proses-proses seluler juga perlu dikuasai dalam submateri ini semisal pencernaan molekul, asimilasi, sintesis protein, transpor melalui membran, mitosis dan meiosis. Submateri Mikrobiologi menekankan hal-hal yang serupa dengan submateri Struktur dan Fungsi Sel dengan penekanan pada sel prokariotik sedangkan Bioteknologi membahas aplikasi dari submateri Struktur dan Fungsi Sel dan Mikrobiologi semisal fermentasi dan manipulasi genetika organisme.
Anatomi dan Fisiologi Tumbuhan (15%) Materi anatomi dan fisiologi tumbuhan dalam IBO fokus kepada tumbuhan berbiji. Siswa diharapkan menguasai struktur dan fungsi dari jaringan dan organ yang terlibat dalam fotosintesis, transpirasi dan pertukaran gas, transport air, mineral, dan hasil asimilasi, pertumbuhan dan perkembangan, serta reproduksi tumbuhan. Untuk reproduksi, pergiliran generasi yang terjadi pada paku dan lumut termasuk ke dalam materi.
Anatomi dan Fisiologi Hewan (25%) Dengan penekanan terhadap Vertebrata, khususnya manusia, anatomi dan fisiologi hewan fokus kepada struktur dan fungsi jaringan dan organ dari tujuh sistem tubuh: pencernaan dan nutrisi, respirasi, sirkulasi, ekskresi, pengaturan (saraf dan hormon), reproduksi dan perkembangan, dan imunitas.
Etologi (5%) Dalam materi Etologi atau Biologi Perilaku, siswa diharapkan menguasai metodologi yang berlaku dalam pembelajaran etologi, perilaku bawaan dan belajar (innate vs learned), komunikasi dan organisasi sosial dalam makhluk hidup, perilaku mencari makan (foraging), perilaku bertahan, sistem perkawinan dan pengasuhan anak, dan ritme biologis.
Genetika dan Evolusi (20%) Genetika dan Evolusi merupakan materi yang saling berkaitan. Seleksi alam, mutasi, isolasi reproduktif, adaptasi, dan kelulushidupan yang menjadi mekanisme evolusi diatur oleh proses-proses penurunan sifat yang dipelajari dalam Genetika. Proses-proses ini antara lain mutasi dan modifikasi yang menyebabkan variasi, hukum pewarisan Mendel (persilangan monohibrid, dihibrid, dan polihibrid), alel ganda, dan prinsip Hardy-Weinberg (genetika populasi).
Ekologi (10%) Ekologi mempelajari sistem kehidupan mulai dari tingkat individu sampai dengan biosfer. Dalam aspek populasi, struktur populasi (persebaran, umur, serta jenis kelamin), dinamika populasi (demografi), dan regulasi populasi (dinamika metapopulasi) masuk dalam pembahasan. Komunitas biotik memasukkan aspek keanekaragaman dan kekayaan spesies, relung (niche), interaksi interspesifik (kompetisi, predasi, dan simbiosis), dinamika komunitas (proses suksesi), serta jenis-jenis bioma terestrial dan akuatik. Tingkat berikutnya, ekosistem, membahas struktur trofik (jaring makanan), tingkatan trofik (produsen, konsumen, dekomposer), aliran energi, produktivitas, aliran materi, dan siklus biogeokimia global. Hubungan antara biosfer dengan manusia juga dibahas dalam ekologi, terutama masalah pertumbuhan populasi manusia dan dampak polusi yang disebabkan terhadap biosfer.
Biosistematika (5%) Biosistematika membahas struktur dan fungsi serta hubungan ekologis dan evolusioner antara organisme yang tergabung dalam kelompok taksa tertentu. Pengetahuan tentang istilah-istilah saintifik tidak dibutuhkan untuk mendapatkan solusi dari permasalahan yang diberikan terkait topik ini. Meskipun demikian, siswa perlu mengetahui tentang genera khas yang representatif dari taksa-taksa terbaru. Taksa-taksa baru ini dapat dilihat dalam situs Tree of Life. Untuk menguasai materi-materi tersebut, siswa diharapkan belajar tidak hanya dari satu sumber. Selain dari buku materi yang terkait, internet dapat digunakan untuk mendapatkan pengayaan materi dan tambahan informasi. Sebagai dasar, TOBI telah menyusun materi-materi tersebut dalam bentuk buku yang ringkas dan mudah dipahami baik untuk materi teori maupun praktikum. Siswa dianjurkan untuk selalu mendiskusikan materi yang didapat dengan guru maupun mentor sebaya untuk melatih proses bernalar yang merupakan kemampuan utama yang dibutuhkan untuk berkompetisi dalam ajang Olimpiade.
